- Các loại máy biến áp dựa trên mức điện áp
- 1. Biến áp Step-Down
- 2. Biến áp Step-Up
- 3. Biến áp cách ly
- Các loại máy biến áp dựa trên vật liệu lõi
- 1. Máy biến áp lõi sắt
- 2. Biến áp lõi Ferrite
- 3. Biến áp lõi hình xuyến
- 4. Máy biến áp lõi không khí
- Các loại máy biến áp dựa trên bố trí quanh co
- Các loại máy biến áp dựa trên cách sử dụng
- 1. Máy biến áp dùng trong miền Điện
- 2. Máy biến áp được sử dụng trong lĩnh vực Điện tử
Máy biến áp là một thiết bị được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực điện và điện tử. Nó là một thiết bị điện từ tuân theo nguyên tắc cơ bản của điện từ học do Michael Faraday phát hiện. Chúng tôi đã trình bày chi tiết về cấu tạo và hoạt động của Máy biến áp trong hướng dẫn trước. Ở đây chúng tôi sẽ đề cập đến các loại máy biến áp khác nhau được sử dụng trong các loại ứng dụng khác nhau. Tuy nhiên, tất cả các loại máy biến áp đều tuân theo nguyên tắc giống nhau nhưng chúng có cách cấu tạo khác nhau. Và với một chút nỗ lực, bạn cũng có thể chế tạo máy biến áp của riêng mình, nhưng trong khi chế tạo máy biến áp, người ta phải luôn tuân thủ các kỹ thuật bảo vệ máy biến áp.
Các loại máy biến áp dựa trên mức điện áp
Một Máy biến áp có thể có nhiều kiểu cấu tạo. Máy biến áp không có bất kỳ kết nối điện nào từ phía này sang phía khác; còn hai cuộn dây độc lập về điện thì có thể dẫn điện bằng thông lượng điện từ. Một máy biến áp có thể có nhiều cuộn dây hoặc cuộn dây ở phía sơ cấp cũng như ở phía thứ cấp. Trong một số trường hợp, nhiều mặt chính, nơi hai cuộn dây được nối nối tiếp, thường được gọi là một đầu nối ở giữa. Điều kiện khai thác trung tâm này cũng có thể được nhìn thấy ở phía thứ cấp.
Máy biến áp có thể được cấu tạo theo cách mà nó có thể chuyển đổi mức điện áp của phía sơ cấp sang phía thứ cấp. Tùy thuộc vào cấp điện áp, máy biến áp có ba loại. Step Down, Step Up và Isolation Transformer. Đối với máy biến áp Cách ly, cấp điện áp cho cả hai phía là như nhau.
1. Biến áp Step-Down
Step down Transformer được sử dụng trong cả lĩnh vực Điện tử và Điện. Một máy biến áp hạ bậc chuyển đổi mức điện áp sơ cấp thành điện áp thấp hơn trên đầu ra thứ cấp. Điều này đạt được bằng tỷ lệ giữa cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp. Đối với máy biến áp hạ tầng, số lượng cuộn dây ở phía sơ cấp nhiều hơn phía thứ cấp. Do đó, tỷ số cuộn dây chung của cuộn sơ cấp và thứ cấp luôn luôn lớn hơn 1.
Trong điện tử, nhiều ứng dụng chạy trên 5V, 6V, 9V, 12V, 24V hoặc trong một số trường hợp là 48V. Để chuyển đổi điện áp ổ cắm điện một pha 230V AC sang mức điện áp thấp mong muốn, cần có máy biến áp Step Down. Trong thiết bị đo đạc cũng như trong nhiều loại thiết bị điện, biến áp Step-Down là yêu cầu chính cho phần Nguồn. Chúng cũng được sử dụng trong bộ điều hợp nguồn và mạch sạc điện thoại di động.
Trong ngành điện, máy biến áp bậc thang được sử dụng trong hệ thống điện phân phối làm việc trên điện áp rất cao để đảm bảo tổn thất thấp và giải pháp tiết kiệm chi phí cho các yêu cầu cung cấp điện đường dài. Để chuyển đổi điện áp cao thành đường dây cung cấp điện áp thấp, máy biến áp Step down được sử dụng.
2. Biến áp Step-Up
Biến áp bước lên hoàn toàn ngược lại với biến áp bước xuống. Bước lên máy biến áp tăng điện áp sơ cấp thấp thành điện áp thứ cấp cao. Một lần nữa nó đạt được bằng tỷ lệ tỷ số giữa cuộn sơ cấp và thứ cấp. Đối với máy biến áp Step Up, tỷ số giữa cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp vẫn nhỏ hơn 1. Điều đó có nghĩa là số vòng ở cuộn thứ cấp cao hơn cuộn sơ cấp.
Trong điện tử, máy biến áp bậc thang thường được sử dụng trong bộ ổn định, bộ biến tần, vv nơi điện áp thấp được chuyển đổi thành điện áp cao hơn nhiều.
Một máy biến áp bậc thang cũng được sử dụng trong phân phối điện. Điện áp cao được yêu cầu cho ứng dụng liên quan đến phân phối điện. Máy biến áp bậc thang được sử dụng trong lưới điện để nâng cấp điện áp trước khi phân phối.
3. Biến áp cách ly
Biến áp cách ly không chuyển đổi bất kỳ cấp điện áp nào. Điện áp sơ cấp và điện áp thứ cấp của máy biến áp cách ly luôn giữ nguyên. Điều này là do tỷ số cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp luôn bằng 1. Điều đó có nghĩa là số vòng dây ở cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp trong máy biến áp cách ly là như nhau.
Máy biến áp cách ly dùng để cách ly sơ cấp và thứ cấp. Như đã thảo luận trước đây, máy biến áp không có bất kỳ kết nối điện nào giữa sơ cấp và thứ cấp, nó cũng được sử dụng như một rào cản cách ly nơi dẫn điện chỉ xảy ra với từ thông. Nó được sử dụng cho mục đích an toàn và để loại bỏ tiếng ồn truyền từ chính sang phụ hoặc ngược lại.
Các loại máy biến áp dựa trên vật liệu lõi
Máy biến áp truyền năng lượng bằng cách dẫn điện từ thông qua một vật liệu lõi. Vật liệu lõi khác nhau tạo ra mật độ thông lượng khác nhau. Tùy thuộc vào vật liệu cốt lõi, một số loại máy biến áp được sử dụng trong lĩnh vực điện và điện tử.
1. Máy biến áp lõi sắt
Máy biến áp lõi sắt sử dụng nhiều tấm sắt mềm làm vật liệu lõi. Do đặc tính từ tuyệt vời của sắt, liên kết từ thông của máy biến áp lõi sắt rất cao. Như vậy hiệu suất của máy biến áp lõi sắt cũng cao.
Các tấm lõi sắt mềm có thể có nhiều hình dạng và kích thước. Các cuộn dây của cuộn sơ cấp và thứ cấp hoặc quấn trên cuộn dây trước đây. Sau đó, cuộn dây trước đây được gắn trong các tấm lõi sắt mềm. Tùy thuộc vào kích thước và hình dạng lõi, một loại tấm lõi khác nhau có sẵn trên thị trường. Một số hình dạng phổ biến là E, I, U, L, vv Các tấm sắt mỏng, và nhiều tấm được chụm lại với nhau để tạo thành lõi thực tế. Ví dụ, lõi loại E được làm bằng các tấm mỏng có hình dạng giống chữ E.
Máy biến áp lõi sắt được sử dụng rộng rãi và thường nặng hơn về trọng lượng và hình dáng.
2. Biến áp lõi Ferrite
Máy biến áp lõi ferit sử dụng lõi ferit do tính từ thẩm cao. Loại máy biến áp này cung cấp tổn thất rất thấp trong ứng dụng tần số cao. Do đó, máy biến áp lõi ferit được sử dụng trong các ứng dụng tần số cao như cung cấp điện ở chế độ chuyển mạch (SMPS), các ứng dụng liên quan đến RF, v.v.
Máy biến áp lõi Ferit cũng cung cấp nhiều loại hình dạng, kích thước khác nhau tùy thuộc vào yêu cầu ứng dụng. Nó chủ yếu được sử dụng trong điện tử hơn là ứng dụng điện. Hình dạng phổ biến nhất trong biến áp lõi ferit là lõi E.
3. Biến áp lõi hình xuyến
Máy biến áp lõi hình xuyến sử dụng vật liệu lõi hình xuyến, chẳng hạn như lõi sắt hoặc lõi ferit. Toroid là vật liệu lõi hình vòng hoặc hình bánh rán và được sử dụng rộng rãi cho hiệu suất điện vượt trội. Do hình dạng vòng, điện cảm rò rỉ rất thấp và cung cấp hệ số tự cảm và Q rất cao. Các cuộn dây tương đối ngắn và trọng lượng ít hơn nhiều so với các máy biến áp truyền thống, cùng định mức.
4. Máy biến áp lõi không khí
Máy biến áp Air Core không sử dụng bất kỳ lõi từ vật lý nào làm vật liệu lõi. Liên kết từ thông của máy biến áp lõi không khí được thực hiện hoàn toàn bằng không khí.
Trong máy biến áp lõi không khí, cuộn dây sơ cấp được cung cấp dòng điện xoay chiều tạo ra trường điện từ xung quanh nó. Khi một cuộn thứ cấp được đặt bên trong từ trường, theo định luật Faraday của cảm ứng, cuộn thứ cấp được cảm ứng với một từ trường được sử dụng để cung cấp năng lượng cho tải.
Tuy nhiên, máy biến áp lõi không khí tạo ra điện cảm lẫn nhau thấp so với vật liệu lõi vật lý như lõi sắt hoặc lõi ferit.
Nó được sử dụng trong thiết bị điện tử di động cũng như các ứng dụng liên quan đến tần số vô tuyến. Do không có vật liệu lõi vật lý, nó rất nhẹ về trọng lượng. Máy biến áp lõi không khí được điều chỉnh thích hợp cũng được sử dụng trong các giải pháp sạc không dây, trong đó cuộn dây chính được cấu tạo bên trong bộ sạc và cuộn dây thứ cấp nằm bên trong thiết bị được nhắm mục tiêu.
Các loại máy biến áp dựa trên bố trí quanh co
Máy biến áp có thể được phân loại theo thứ tự cuộn dây. Một trong những loại phổ biến là Auto Winding Transformers.
Biến áp cuộn dây tự động
Cho đến nay, cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp được cố định nhưng trong trường hợp máy biến áp tự ngẫu, cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp có thể được kết nối nối tiếp và nút điều chỉnh ở giữa có thể di chuyển được. Tùy thuộc vào vị trí khai thác trung tâm, điện áp thứ cấp có thể thay đổi.
Tự động không phải là dạng rút gọn của Tự động; đúng hơn nó là để thông báo cho cuộn dây tự hoặc đơn. Cuộn dây này tạo thành một tỷ lệ bao gồm hai phần, sơ cấp và thứ cấp. Vị trí của nút vòi trung tâm xác định tỷ lệ sơ cấp và thứ cấp do đó thay đổi điện áp đầu ra.
Việc sử dụng phổ biến nhất là V ARIAC, một công cụ để tạo ra AC thay đổi từ đầu vào AC ổn định. Nó cũng được sử dụng trong các ứng dụng liên quan đến truyền tải và phân phối điện, nơi cần thay đổi đường dây điện áp cao thường xuyên.
Các loại máy biến áp dựa trên cách sử dụng
Có một số loại máy biến áp cũng có sẵn hoạt động trong một miền cụ thể. Cả hai lĩnh vực điện tử và điện, một số máy biến áp chuyên dụng được sử dụng như một máy biến áp bước xuống hoặc bước lên dựa trên ứng dụng của ứng dụng. Vì vậy, máy biến áp có thể được phân loại như sau dựa trên cách sử dụng:
1. Miền nguồn
- Máy biến áp
- Máy biến áp đo lường
- Máy biến áp phân phối
2. Miền Điện tử
- Biến áp xung
- Biến áp đầu ra âm thanh
1. Máy biến áp dùng trong miền Điện
Trong Điện, miền Công suất đề cập đến việc phát điện, đo lường và phân phối. Tuy nhiên, đây là một lĩnh vực rất rộng lớn mà máy biến áp là một phần thiết yếu để đáp ứng việc chuyển đổi điện năng an toàn và cung cấp điện thành công cho trạm biến áp và cho người sử dụng cuối cùng.
Máy biến áp được sử dụng trong miền công suất có thể ở cả ngoài trời và trong nhà nhưng chủ yếu là ngoài trời.
(a) Máy biến áp
Máy biến áp có kích thước lớn hơn và được sử dụng để truyền năng lượng cho trạm biến áp hoặc nguồn cung cấp điện công cộng. Máy biến áp này đóng vai trò là cầu nối giữa máy phát điện và lưới điện phân phối sơ cấp. Tùy thuộc vào định mức và thông số kỹ thuật Công suất, Máy biến áp lực có thể được phân thành ba loại: Máy biến áp công suất nhỏ, Máy biến áp công suất trung bình và Máy biến áp công suất lớn. Định mức có thể lớn hơn 30KVA đến 500-700KVA hoặc trong một số trường hợp có thể bằng hoặc hơn 7000KVA đối với máy biến áp công suất định mức nhỏ. Máy biến áp công suất danh định trung bình có thể lên đến 50-100 MVA trong khi máy biến áp công suất danh định lớn có khả năng xử lý hơn 100MVA.
Do công suất phát điện rất cao nên việc chế tạo một máy biến áp cũng rất quan trọng. Cấu trúc bao gồm các thiết bị ngoại vi cách nhiệt vững chắc và hệ thống làm mát cân bằng tốt. Các máy biến áp điện phổ biến nhất được đổ đầy dầu.
Nguyên lý chính của máy biến áp là biến đổi dòng điện cao áp thấp thành dòng điện hạ áp cao. Điều này là bắt buộc để giảm thiểu tổn thất điện năng trong hệ thống phân phối điện.
Một thông số quan trọng khác đối với Biến áp nguồn là độ sẵn sàng của pha. Thông thường, Máy biến áp điện hoạt động trong hệ thống ba pha, nhưng trong một số trường hợp, Máy biến áp điện một pha nhỏ cũng được sử dụng. Máy biến áp điện ba pha có giá thành cao nhất và hiệu quả hơn máy biến áp điện một pha.
(b) Máy biến áp đo lường
Máy biến áp đo lường thường được gọi là máy biến áp dụng cụ. Đây là một công cụ đo lường thường được sử dụng khác trong miền công suất. Máy biến áp đo lường được sử dụng để cách ly nguồn điện chính và chuyển đổi dòng điện và điện áp theo tỷ lệ nhỏ hơn sang đầu ra thứ cấp của nó. Bằng cách đo đầu ra, có thể đo được Pha, Dòng điện và Điện áp của đường dây điện thực tế.
Hình ảnh trên là cấu tạo của máy biến dòng.
(c) Máy biến áp phân phối
Điều này được sử dụng trong giai đoạn cuối của hệ thống phân phối điện. Máy biến áp phân phối là máy biến áp hạ cấp, có tác dụng chuyển đổi điện áp lưới Cao sang điện áp yêu cầu của khách hàng cuối cùng, 110V hoặc 230V. Nó cũng có thể là một pha hoặc ba pha.
Máy biến áp phân phối có thể có hình dạng nhỏ hơn hoặc lớn hơn, tùy thuộc vào công suất chuyển đổi hoặc xếp hạng.
Máy biến áp phân phối có thể được phân loại thêm dựa trên loại cách điện mà nó sử dụng. Nó có thể là loại khô hoặc có thể ngâm trong chất lỏng. Nó được làm bằng cách sử dụng các tấm thép nhiều lớp chủ yếu được xây dựng theo hình chữ C làm vật liệu cốt lõi.
Máy biến áp phân phối cũng có nhiều kiểu phân loại khác nhau dựa vào vị trí sử dụng. Máy biến áp có thể được lắp trên cực tiện ích, nếu có, nó được gọi là máy biến áp phân phối gắn cực. Nó có thể được đặt bên trong một buồng ngầm, gắn trên một tấm bê tông (máy biến áp phân phối gắn trên tấm đệm) hoặc bên trong một hộp thép kèm theo.
Nói chung, máy biến áp phân phối có định mức nhỏ hơn 200kVA.
2. Máy biến áp được sử dụng trong lĩnh vực Điện tử
Trong điện tử, nhiều máy biến áp nhỏ nhỏ khác nhau được sử dụng có thể được gắn PCB hoặc có thể được cố định bên trong vỏ sản phẩm nhỏ.
(a) Máy biến áp xung
Máy biến áp xung là một trong những máy biến áp gắn PCB được sử dụng nhiều nhất để tạo ra xung điện với biên độ không đổi. Nó được sử dụng trong các mạch kỹ thuật số khác nhau, nơi cần tạo xung trong một môi trường cô lập. Do đó, các máy biến áp xung cô lập sơ cấp và thứ cấp và phân phối các xung sơ cấp đến mạch thứ cấp, thường là các cổng hoặc trình điều khiển logic số.
Máy biến áp xung được chế tạo phù hợp cần phải cách ly điện cực thích hợp cũng như rò rỉ nhỏ và điện dung lạc.
(b) Biến áp đầu ra âm thanh
Máy biến áp âm thanh là một máy biến áp thường được sử dụng khác trong lĩnh vực điện tử. Nó được sử dụng đặc biệt trong ứng dụng liên quan đến Âm thanh, nơi yêu cầu kết hợp trở kháng. Biến áp âm thanh cân bằng mạch khuếch đại và tải, điển hình là loa. Máy biến áp âm thanh có thể có nhiều cuộn dây chính và cuộn thứ cấp, được tách riêng hoặc chạm vào tâm.
Vì vậy, chúng tôi đã đề cập đến các loại máy biến áp, ngoài ra còn có một số máy biến áp mục đích đặc biệt khác nhưng chúng nằm ngoài phạm vi của bài viết này.